1)Podział nauk hydrologicznych:

Hydrologia: zajmuje się badaniem hydrosfery czyli przestrzeni na ziemi w której występuje woda. (oceany, morza, rzeki lodowce itp. ) oraz badaniem zjawisk i procesów zachodzących w przestrzeni atmosferycznej jak i procesów zachodzących na powierzchni ziemi i wewnątrz skorupy ziemskiej -litosferze.

Schemat z 1949 - Kazimierz Dębski 3 kryteria

- tematyki badań

-środowiska w których wystepuje woda stanowiąca przedmiot badań

-stosowana metodyka.

Działy hydrologii:

1. Hydrologia właściwa ( hydrologia krążenia) - zajmuje się zagadnieniem występowania wody w hydrosferze

2. Hydroliza z Hydromechaniką - zajmuje się fizyczna stroną zjawisk wodnych

3. Hydrobiologia - zajmująca się zjawiskami życia w środowisku wodnym

4. Hydrochemia - nauka o chemicznych właściwościach i przemianach H2O

8 Gałęzi Hydrologii:

1) Hydrometeorologia - nauka o wodzie w atmosferze

2) Potamologia - nauka o wodach płynących w rzekach na powierzchni ziemi

3) Limnologia - nauka o jeziorach i innych zbiornikach wodnych

4) Oceanologia - nauka o wodach mórz i oceanów

5) Agrohydrologia - nauka o wodach znajdujących się w glebie (w strefie aeracji )

6) Hydrogeologia - nauka o wodach podziemnych

7) Glacjologia - nauka o wodach z lodowcach

8) Geohydrologia - hydrologia globalna, ziemia jako całość

W zależności od metodyki badań

1) hydrometria - obserwacja i pomiar

2) hydrografia - opis zjawisk poziomych w wyniku obserwacji i pomiarów

3)hydronomia - badania procesów zachodzących w hydrosferze

2) Ogólne krążenie wody w przyrodzie (obieg duży i mały)

Krążenie jest procesem przebiegającym w obiegu zamkniętym o charakterze cyklicznym. Wyróżniamy 2 fazy: atmosferyczna kontynentalną> (rysunek w wykładach str2)

3) Schemat blokowy krążenia wody w cyklu lądowym

(schemat na str. 2 notatek)

5)Definicja opadu normalnego rocznego, średniego rocznego.

Opad normalny roczny - zwany rocznym modułem pluwiometrycznym, wartość środkowa (medialna) uporządkowanego ciągu rozdzielczego sum rocznych opadu punktowego z długiego okresu lat.

Wartość tego modułu zmienia się zależnie od przyjętego okresu lat i długości ciagu obserwacji, im dłuższa ciągu tym błąd obliczenia modułu będzie mniejszy.

Opad sredni roczny - średnim rocznym modułem pluwiometrycznym. Jest średnią arytmetyczna z sum rocznych opadów z wielolecia.

6)Wyznaczanie opadu średniego obszarowego

1. Metoda izohiet (punkty. O jednakowych wysokościach opadu)

-Wyznaczamy izohiety , czyli linie jednakowej wysokości opadu w zlewni

-obliczamy pola miedzy sąsiednimi izohietami

2. metoda wieloboków równego zadeszczenia

-określamy granice zlewni

-określamy roczne sumy wysokości opadu dla poszczególnych posterunków opadowych

-łaczymy ze soba stacje opadowe tworząc siec trójkątów

- wyznaczamy symetralne boków powstałych trójkątów

-wyznaczamy wieloboki wokół stacji opadowych

-obliczamy pola wieloboków przypadających dla poszczególnych stacji opadowych .

3. metoda regionów opadowych ( dany obszar dzielimy na regiony opadowe, liczymy średnia z każdego obszaru, przemarzamy przez powierzchnie )

4. metoda krzywej hipsometrycznej ( krzywa pluwiograficzna)

7)Zastosowanie informacji o natężeniu deszczów w obliczaniu odpływu z małych zlewni.

Natężenie opadu - intensywność - jest to stosunek wysokości opadu do czasu jego trwania, wyraża się go w jednostce mm/min lub mm/godz..

Przepływ wywołany deszczem nawalnym. Q=J * φ * ψ * A m³/s

φ - współczynnik opóźnienia odpływu (zależy od spadku i kształtu zlewni)

ψ - współczynnik odpływu (zależny od spadku i pokrycia zlewni)

A - powierzchnia zlewni

J - natężenie deszczu

φ= 1/A^1/n

n- zależne od spadku, kształtu zlewni.

8)Zjawiska Lodowe

Rozróżniamy 7 podstawowych forma zjawisk lodowych:

1. śryż - jest to lód gąbczasty tworzący się w masie płynącej wody rzecznej, wypływający na powierzchnie tworząc charakterystyczne krążki o pogrubionych brzegach. O średnicy 0.3:3.0m

2. Lepa - jest to gęsta masa powstała na powierzchni wody z opadów śniegu spadłego na ochłodzoną wodę rzeki.

3. Częściowe zlodowacenie - jest to pokrywa lodowa tworzaca się przy brzegach rzeki

4. Pokrywa lodowa - powierzchnia lodowa pokrywająca rzeke na całej szerokośći

5. Lód brzegowy - oblodzenie występujące przy brzegach rzek, łach i urządzeń wodnych. Rozwija się od brzegów koryta ku jego środkowi. Powstaje przez łączenie się śryżu i krążków lodowych na spokojniejszej wodzie przy brzegu.

6. Lód denny - zjawisko lodowe występujące gdy na powierzchni rzeki znajduje się przechłodzona woda. Ma ona temperaturę niższą od 0 °C, a ze względu na swoją gęstość opada na dno i tam powoli zamarza tworząc gąbczastą masę na roślinności wodnej. Po osiągnięciu dużej objętości wypływa na powierzchnię łącząc się ze śryżem i lepą.

7. Kra - spływająca rzeką popękana pokrywa lodowa

8. Zator - zwały kry nagromadzone na odcinku rzeki, powodujące podniesienie stanu wody

Oprócz określeń form zjawisk lodowych obserwator okresla stopien pokrycia rzeki lodem oraz jeżeli wystepuje pokrywa lodowa również grubość lodu. Stopień pokrycia rzeki lodem (L) określa się jako stosunek szerokości rzeki (P) do całkowitej szerokości rzeki (B)

Grubość pokrywy lodowej mierzy się na środku rzeki przyzadem zwanym kosą.

9)Zlewnia (dorzecze, rodzaje, wyznaczanie przyrostu zlewni, przyrzecze)

Zlewnia - jest to całość obszaru, z którego wody spływają do danej rzeki. Na który również pada opad atmosferyczny. Formułuje cieki i nimi odpływa do odbiornika

Dorzecze - zlewnia danej rzeki, czyli cały obszar, z którego wody powierzchniowe spływają do systemu określonej rzeki.

Przyrzecze - to obszar który bezpośredni przylega do cieku głównego i jest odwadniany do tego cieku.

Rodzaje zlewni powierzchni:

Geograficzna - obejmuje cale dorzecze: mogą być mniejsze z których woda nie odpływa

Miarodajna - dla spływu wody powierzchnia z której cieki są zasilane.

Sposoby wykonywania przyrostu dorzecza:

1. w układzie prostokątnym oś rzędnych w kilometrze kwadratowym, cieki są skilometryzowane od ujscia do źródła.

2. w układzie prostokątnym os rzędnych pada na wielkość zlewni, dorzecza. Os odciętych km cieku

10)Sieć hydrograficzna, podział dorzecza

Sieć hydrograficzna- układ sieci rzecznej system stałych i okresowych cieków wodnych, jak również jezior i zbiorników wodnych na danym obszarze.

Podział dorzecza:

Długość rzeki - nazywamy długość rzeki od źródła do ujscia. I jest mierzona po osi.

Długość dorzecza LD - długość lini przeprowadzonej od ujscia do najbardziej oddalonego punktu dorzecza: linie prowadzi się przez srodki poprzecznych linii przecinających powierzchnie dorzecza.

Szerokość dorzecza - jest to stosunek powierzchni dorzecza do jego długości S= A/LD

1. pole powierzchni.

11)Dolina rzeczna, koryto rzeczne, charakterystyka w planie i przekroju.

Koryto rzeki - część doliny rzecznej która płynie woda

Dolina rzeki - zagłębienie w terenie wypełnione materiałem naniesionym w którym woda wyżłobiła sobie koryto.

Obszar zalewowy - powierzchnia zalewana woda podczas wysokich stanów wód

Charakterystyka w planie i przekroju

Przykosa - ruchome wypłycenie w nurcie rzeki utworzone przez naniesiony piasek i rzwir, często wznosi się az do powierzchni wód. Może się przemiszczac z nurtem.

Linia nurtu - jest to linia łącząca wody o największej prędkości w kolejnych przekrojach cieku.

Mielizna - morze być piaszczysta lub zwirowa- powstaje w skutek osadzania materiału transportującego przez wode przy miejscowym zmniejszeniu szybkości.

Lawica - jest to wał piasku usypany przez wody rzeki w korycie (tzw lawica rzeczna)

Brzeg wypukły, oraz brzeg wklęsły

Osypisko, przymulisko - są tu wysepki zbudowane z piasku i rzwiru które znajduja się przy brzegu wypukłym.

12)Parametry fizjograficzne zlewni

1. połorzenie przestrzenne

2. geometria zlewni

1. wielkość realnej powierzchni zlewni topograficznej A [km²]. Powierzchnia splanimetrowana musi być przeliczona na wartości rzeczywiste.

2. Dl maxymalna lm.zlewni (km) długość doliny cieki

3. Dl zlewni km. Liczona jako dl lini prostej przechodzącej wzdlóz osi zlewni.

4. Srednia szerokość zlewni Bz (km) Bz = A / Lm

5. Miary (wskaźniki) geometryczne.

Wskaźniki w sesie geometrycznym.

1. rozwinięcie dzialy wodnego w zlewni (wskaźnik zwartości ) CL

2. wskaźnik kolistości CK

14)Stan wody, napełnienie koryta, głębokość

Stan wody H - to wzniesienie zwierciadla wody ponad umownie przyjęty poziom porównawczy zwany zerem wodowskazowym.

Stan wody B - stan przy którym przepływ jest rowny zeru. Stan B wyznacza punkt denny w przekroju.

Napełnienie T - wzniesienie zwierciadla wody ponad dnem teoretycznym.

15)Wodowskazy i rodzaje.

Wodowskaz - jest to urządzenie służące do pomiarów terminowych stanów wody.

Wodowskaz łatowy dzieli się na:

1. pojedyncze, pionowe, pochyłe

2. grupowe

3. złozone

4. palowe

Wodowskazy pływakowo zwykłe

1. z odczytami bezpośrednimi

2. odczytami przeniesionymi na łatę pionową lub poziomą

Wodowskazy pływakowo specjalne

1. różnicowy

2. taśmowe - umożliwiają odczytanie stanu wody z kilku set metrów

3. zegarowe - podaje stan wody na tarczy zegara

wodowskazy samopiszące rzeczne i jeziorne (limnigrafy oraz mareografy)

wodowskazy dalekopiszące (telelimnigrafy)

wodowskazy maxymalne

wodowskazy precyzyjne

Limnigraf- najcześciej spotykany to limnigraf z ujęciem poziomym

Wodowskazy maxymalne

Wodowskazy precyzyjne

Telelimnigrafy

Przyzady przy pomocy których na znacze odległości przekazywane sa informacje o stanach wody.

17) Pomiary i obliczenie objętości przepływu, rodzaje.

http://www.wis.pk.edu.pl/s-1/hydrologia/dydaktyka/meteo/cw/Pomiar%20przeplywu.doc

18) Krzywa konsumpcyjna, równania, zmienność.

Krzywa konsumcyjna - (krzywa przepływu lub krzywa K; ang. rating curve) jest to krzywa przedstawiająca związek pomiędzy stanem wody w rzece (H), a przepływem (Q).

Q = f(H)

KRZYWA KONSUMCYJNA

Podstawowe pojęcia i .jednostki:

STAN WODY w rzece jest to położenie zwierciadła wody w stosunku do łaty wodowskazowej (H w cm).

NAPEŁNIENIE w przekroju rzecznym jest to położenie zwierciadła wody w stosunku do dna cieku (T, t w cm).

PRZEPŁYWEM nazywamy objętość wody przemieszczającej się przez określony przekrój rzeki (potoku. cieku) w jednostce czasu (Q w m³/s, l/s).

KRZYWA KONSUMCYJNA albo KRZYWA PRZEPŁYWU (krzywa K) jest to krzywa przedstawiająca związek pomiędzy stanem wody w rzece (H), a przepływem (Q).

Q = f(H) (l)

Krzywa konsumcyjna jest parabolą wyższego rzędu, a krzywizna jej zależy od wykładnika potęgowego, który z kolei zależny jest od kształtu przekroju (profilu) poprzecznego rzeki.

KONSTRUOWANIE KRZYWEJ KONSUMCYJNEJ

Znajomość zależności pomiędzy stanami i przepływami wody pozwala na określanie wielkości przepływów na podstawie obserwacji stanów wody na wodowskazie. Jest więc krzywa konsumcyjna jedną z najważniejszych w praktyce hydrologicznej.

Krzywa K powstaje przez naniesienie w układzie prostokątnym punktów otrzymanych poprzez pomiar przepływów przy różnych stanach wody w danym przekroju.

Najczęściej punkty te wykazują pewien rozrzut spowodowany m.in. przez:

1. zmiany poziomu zera wodowskazu,

2. zmiany przekroju poprzecznego rzeki,

3. ruchy dna (odkładanie materiału, wymywanie),

4. zmiany spadku zwierciadła wody,

5. sezonowe zmiany przekroju (zarastanie roślinnością w lecie, zjawiska lodowe w zimie)

Każdorazowo należy przeanalizować warunki w jakich pomiar został wykonany. Jeśli zmiany w przekroju poprzecznym są znaczące, zachodzi konieczność opracowania nowej krzywej. Krzywa konsumcyjna wyznaczona dla okresu poza zarastaniem i zlodzeniem nosi nazwę KRZYWEJ PODSTAWOWEJ.

Krzywa obejmująca całą strefę zmienności przepływów od punktu dennego - zerowego do przepływu najwyższego znanego, to KRZYWA ZUPEŁNA.

KRZYWA ODCINKOWA obejmuje część amplitudy wahań przepływów.

RÓWNANIA KRZYWEJ KONSUMCYJNEJ

W praktyce hydrologicznej krzywe przepływu opisuje się różnymi typami równań, najczęściej równaniami paraboli n-tego stopnia.

Równanie Harlachera (1883 r. ):

Q = a(H- B)ⁿ (2)

Równanie Bubendeya:

Q = a₀ + a₁H + a₂H² + ... + a_nHⁿ (3)

W praktyce opuszcza się wyrazy o wyższych potęgach. poprzestając na równaniu drugiego stopnia:

Q =a+bH+cH² (4)

gdzie w równaniach 2,3,4 :

a, b, c, n, a₀, a₁. . . . a_n - parametry równania,

H - stan wody na wodowskazie,

B - różnica rzędnych zera wodowskazu i dna teoretycznego (przy którym zanika przepływ).

Napełnienie w przekroju:

T = H - B (5)

Stałą B można wyznaczyć z pomiarów w korycie lub teoretycznie np. metodą Głuszkowa.

Na odręcznie wykonanej krzywej wybieramy dwa możliwie najbardziej odległe od siebie p-ty o współrzędnych (H_1, Q₁) i (H₂, Q₂). Średnia geometryczna
i odpowiada jej na wykresie stan wody H₃. Jeśli wartości par współrzędnych podstawimy do równania ogólnego (2), otrzymamy 3 równania szczególne, w których za Q₃ podstawiamy
i po prostych przekształceniach otrzymujemy:

(6)

Uzyskaną wielkość B należy sprawdzić nanosząc na wykres krzywej konsumcyjnej.

Znając wartość B, równanie (2) możemy zapisać:

Q = aTⁿ (7)

Aby wyznaczyć parametry a i n równanie (7) logarytmujemy stronami:

lg Q = lg a + n lg T (8)

Parametry a i n można wyznaczyć metodą graficzną. Nanosząc wartości lg Q i lg T otrzymujemy szereg punktów, które wyrównujemy linią prostą (czasem dwoma prostymi), której równanie obliczamy wybierając dwa p-ty (lgQ_l. lgT_l) i (lg Q₂, lg T₂). Równanie prostej przechodzącej przez te dwa p-ty ma postać:

(9)

skąd po przekształceniach otrzymujemy:

(10)

(11)

Parametry a i n określić można także metodą najmniejszych kwadratów, rozwiązując układ dwóch równań normalnych względem lg a i n:

(12)

m - ilość p-tów wziętych do obliczeń.

Określenie parametrów równania typu ( 4) możemy przeprowadzić w analogiczny sposób, metodą najmniejszych kwadratów, rozwiązując układ trzech równań normalnych:

(13)

gdzie: a., b i c - parametry równania

n - ilość punktów wziętych do obliczeń

19) Krzywe wodowskazowe: histogram, suma częstości.

Częstość występowania stanów wody n nazywa się liczbę występowania w rozpatrywanym czasie stanów wody o określonej wartości liczbowej lub też liczbę stanów wody zawierających się w określonych przedmiotach wartości liczb.

Częstotliwość występowania stanów wody nazywa się liczbę określającą jaka część z rozpatrywanego zbioru stanów wody wyrażona w liczbach bezwzględnych lub w %, złożona ze stanów wody o określonych wartościach liczbowych, bądź też stanów zawartych w określonych przedziałach liczbowych.

W praktyce częstości częstotliwości określa się w przedziałach stanów wody o szerokościach
H zależnych od amplitudy stanów wody. Przy małych amplitudach wahań stanów wody przyjmuje się przedziały 5 cm, przy dużych zaś 20, a nawet 50 cm.

Krzywe sum trwania stanów wraz z wyższymi.

-dla różnych typów rzeka -dla lat o różnej charakterystyce

Zmiany: -przy zmianach dna -przy zmianach poziomu zera wodowskazu.

Krzywa sum czasów trwania służy ponadto do wielu operacji hydrologicznych i hydrotechnicznych. Min. W oparciu o krzywą wyznaczamy stany charakterystyczne okresowe.

20) Przepływy (stany) charakterystyczne: głównie stopnia I i II, metody ich obliczania.

21) Metody podziału stanów na strefy (analityczne, graficzne)

-sposób analityczny- polega na obliczeniu: +granicznego stanu strefy wysokiej i średniej + -ll- średniej i niskiej Można również zastosować analityczny wariant graficznej metody Niesułowskiego. Stan graficzny między strefy stanów wyższych i niższych oblicza się jako średnią arytmetyczną stanów wody wyższych od średnich

K
dla H>SW

-sposób graficzny- wykorzystuje różne konstrukcje graficzne. +metoda stycznych +podział stanów na strefy sposobem Niesułowskiego + -ll- Rybczyńskiego

22) Retencja, definicja, rodzaje, sposoby wyznaczania.

Retencja -chwilowe zatrzymanie wody opadowej w zlewni rzecznej

Podział

1.powierzchniowa

a.śniegowa i lodoowcowa

b.koryta i doliny rzeczne

c.jeziorna i zbiornikowa

d.retencja terenu

2.podziemna

(więcej w notatkach na ostatnich stronach)

---